Parmi les composants critiques pour l’intégrité des centrales nucléaires, les soudures entre les gros composants du circuit primaire, à savoir la cuve, le générateur de vapeur (GV) et le pressuriseur d’un côté, et la tuyauterie du circuit primaire de l’autre, appelées « liaisons bimétalliques » (LBM), constituent des zones à fortes hétérogénéités métallurgiques et mécaniques. Pour ces liaisons, l’interface entre la tubulure en acier faiblement allié et le métal déposé en alliage 52 constitue une zone d’intérêt pour les études mécaniques du fait du gradient de microstructures dans cette zone.

Par ailleurs, ces liaisons subissent après soudage un traitement thermique de détensionnement (TTD) qui génère une diffusion du carbone du côté faiblement allié vers le métal déposé et un gradient de propriétés mécaniques dans la zone d’interface. Ce gradient mécanique et microstructural a un impact sur la résistance de cette zone à la fissuration et sur les mécanismes de rupture de la liaison en présence d’un défaut proche de l’interface. Les travaux menés sur les LBM ont montré que cet impact était variable selon la durée du TTD.

Ainsi, l’objectif de cette thèse est d’acquérir une meilleure compréhension des mécanismes de rupture des LBM en alliage 52 dans le domaine ductile et de transition fragile-ductile et de l’effet de la durée du TTD sur les propriétés métallurgiques et mécaniques de la zone d’interface.

Un volet expérimental conséquent est prévu dans le cadre de cette thèse. L’objectif sera de caractériser la résistance à la déchirure de la zone d’interface entre l’acier faiblement allié et le métal déposé pour différentes durées de traitement de détensionnement. Les propriétés en traction des différentes couches de la LBM devront également être caractérisées pour la modélisation numérique des essais de déchirure. Cette caractérisation devra se faire aussi bien à l’échelle macroscopique via des essais de traction sur éprouvettes cylindriques qu’à l’échelle locale pour quantifier le gradient mécanique dans la zone d’interface. Les essais seront menés sur une maquette représentative des LBM du circuit primaire.
Les caractérisations mécaniques seront complétées par des caractérisations microstructurales locales afin de faire le lien entre l’évolution des propriétés mécaniques avec la durée du TTD et la population de carbures dans la zone d’interface.
En support à ce volet expérimental, des travaux de développement et de modélisation seront menés afin d’analyser les essais de déchirure à l’aide d’un modèle numérique tenant compte du gradient de propriétés locales de part et d’autre de l’interface et des éventuels effets dynamiques liés au chargement, couplé à un modèle d’approche locale pour simuler l’endommagement et la propagation de la fissure.

Ce travail de thèse se fera dans le cadre d’un contrat de collaboration pour la conduite des travaux ainsi que l’encadrement académique avec le Centre des Matériaux MinesParis PSL. Le doctorant sera hébergé au Centre des Matériaux MinesParis PSL, avec des points de rendez-vous réguliers dans les locaux de Framatome à La Défense.

Le profil recherché est celui d'un ingénieur orienté "Science des Matériaux" à dominantes Mécanique des matériaux et Métallurgie. Les qualités attendues sont les suivantes :

 - intérêt fort pour la Mécanique et la Métallurgie aussi bien du point de vue expérimental que de la modélisation,

- curiosité et attrait pour la démarche scientifique,

- autonomie et forte implication personnelle,

- bonne aptitude à la communication écrite et orale,

- capacité à travailler en équipe,

- capacité d'écoute et d'adaptation.